Біологічна роль кисню. Кругообіг кисню в природі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

на тему: "Біологічна роль кисню. Кругообіг кисню в природі"

Кисень являє собою найпоширеніший хімічний елемент на нашій планеті. У складі різноманітних з'єднань, на його частку приходиться близько половини твердої маси земної кори. Прісні і морські води теж містять багато кисню, який складає майже 90 % їх складу. А в атмосфері зміст кисню складає приблизно 20,95 % відносно до об'єму. Хімічний елемент під назвою кисень входить до складу більше ніж півтора тисяч з'єднань, відомих на нашій планеті. Оскільки загальна кількість атомів Оксигену в природі незмінна, з видаленням кисню з повітря внаслідок дихання та інших процесів повинно відбуватися його поповнення. Найважливішими джерелами кисню в неживій природі є вуглекислий газ та вода. Кисень потрапляє в атмосферу головним чином внаслідок процесу фотосинтезу, в якому бере участь CO₂.

В атмосфері Землі кисень почав накопичуватися в результаті життєвої діяльності первинних організмів, в основі існування яких полягав фотосинтез. Ці організми з'явилися на нашій планеті приблизно 2,8 мільярди років тому, а вже 2 мільярди років тому атмосфера містила приблизно 1 % кисню. З відбудовою життя Земля перетворювалася в окисну і вже за 400 мільйонів років атмосфера планети отримала сучасний склад. Наявність на нашій планеті кисню відіграла значну роль у характері біологічної революції. кисень є основним біогенним елементом, що входить до складу більшості молекул усіх, найважливіших у нашому житті речовин. Ці речовини забезпечують правильне формування і структурування кліток, білків, вуглеводів, нуклеїнових кислот, ліпідів, а також великій кількості молекулярних з'єднань. У хімічному складі кожної рослини або тварини кисню значно більше, ніж інших елементів. Його частка складає приблизно 70 % від усього об'єму. Наприклад, м'язова тканина людини містить приблизно 16 % кисню, кісткова тканина - близько 29 %, а усього в організмі людини міститься 43 кілограми кисню при загальній масі тіла 70 кілограмів.

В організм людей і тварин більша частина кисню надходить через органи дихання, з водою і іншими рідинами. Біологічна роль кисню зумовлена його здатністю підтримувати дихання й горіння. Людина при диханні протягом однієї хвилини в середньому споживає 0,5 дм³ кисню, протягом доби - 720 дм³, а протягом року - 262,8 м³ кисню. Застосування кисню зумовлене його хімічними властивостями. Кисень широко використовується як окисник. Його застосовують для зварювання та різання металів, у хімічній промисловості - для добування різноманітних сполук та інтенсифікації деяких виробничих процесів. У космічній техніці кисень застосовується для спалювання водню та інших видів палива, в авіації - при польотах на значних висотах, у хірургії - для підтримання хворих з ускладненим диханням. У невеликій кількості кисень використовується у сучасній медицині. Наприклад, достатньо поширені кисневі подушки, які надають змогу деякий час дихати хворим, у яких виникли проблеми з легенями. Але треба мати на увазі, що тривале вдихання великої кількості кисня дуже небезпечне для здоров'я людини. Висока концентрація кисню у тканинах викликає утворення великої кількості вільних радикалів, які досить швидко порушують функції і структуру біологічних полімерів. Наприклад, так само, як і велика кількість кисню, на організм людини діє радіаційне випромінювання. Цікавий той факт, що зниження кількості кисню в організмі, яке значно нижче норми - гіпоксія, при великих дозах опромінювання має захисну дію. Так званий кисневий ефект сьогодні використовують у променевій терапії при боротьбі із злоякісними пухлинами. Знижуючи зміст кисню у навколишніх біля пухлини тканинах і збільшуючи його у самій пухлині, зменшують пошкодження ще здорових клітин. При деяких захворюваннях застосовується насичення організму киснем під підвищеним тиском - гіпербарична оксигенація.

Знаходить застосування і рідкий кисень. Завдяки дуже низькій температурі його можна використовувати для глибокого заморожування. Проте останнім часом його замінюють менш небезпечним рідким азотом. Рідкий кисень є дуже сильним окисником, набагато сильнішим, ніж газоподібний кисень. Тому рідкий кисень використовують для приготування вибухових сумішей - оксиліквітів. У разі їх підпалювання реакція горіння відбувається практично миттєво з виділенням великого об'єму газоподібних продуктів. Оксиліквіти використовують під час прокладання тунелів, видобування корисних копалин, будівництві каналів.

Рідкий кисень також використовують як окисник у ракетних двигунах і ракетоносіях. кисень кругообіг фотосинтез споживання

Атоми Оксигену з молекул кисню переходять до складу вуглекислого газу та води.

Але не тільки живі організми споживають кисень атмосфери. Велика кількість кисню витрачається під час гниття та горіння різних речовин, особливо під час лісових пожеж і вивержень вулканів, у разі яких також виділяються вуглекислий газ і вода.

За останні сто років дуже зросло споживання кисню людством. Теплові електростанції, автомобілі, літаки та інші види транспорту використовують величезну кількість кисню для спалювання палива - бензину, гасу та мазуту. Середній автомобіль за 100 км пробігу витрачає близько 21 м³ кисню. Цієї кількості вистачило б одній людині для дихання протягом півтора місяця. Із сучасними об'ємами споживання кисню весь запас кисню в атмосфері дуже швидко вичерпався б, якби не відбувалося його поповнення. Основний постачальник кисню на Землі - рослини. Вони виділяють кисень в атмосферу в процесі фотосинтезу. Основна кількість нашій планеті виділяється тропічними лісами та водоростями Світового океану. Останнім часом для своєї діяльності людина у величезних кількостях вирубує ліси, що призводить до глобального зменшення кількості кисню в атмосфері.

Фотосинтез відбувається з використанням енергії сонячного світла. Рослини поглинають вуглекислий газ з атмосфери та воду з ґрунту, а з них синтезують глюкозу, яка запасається в бульбах, листках, стеблах тощо, та кисень, який виділяється в атмосферу.

Кругообіг атомів Оксигену супроводжується поглинанням або виділенням енергії. У результаті фотосинтезу енергія Сонця переходить у енергію хімічних зв'язків у молекулі глюкози. Глюкоза, "згоряючи в живих організмах, вивільняє цю енергію для їхньої життєдіяльності. Тобто кругообіг Оксигену в природі служить для "транспорту" енергії Сонця до живих організмів.

Таким чином, Оксиген разом із Карбоном і Гідрогеном є тими елементами, які забезпечують існування життя на нашій планеті.

Сукупність процесів у природі, під час яких атоми елемента в результаті реакцій переходять від одних речовин до інших, називаються кругообігом елемента.

Кругообіг Оксигену в природі здійснюється головним чином у процесах фотосинтезу та дихання й горіння. Рослини в процесах фотосинтезу, використовуючи воду та вуглекислий газ, під дією сонячного випромінювання виробляють поживні речовини та кисень. Тварини живляться рослинами й дихають киснем. У процесі метаболізму тварин виділяють вуглекислий газ та воду як продукти окиснення поживних речовин, вуглекислий газ та вода використовуються рослинами та знову включаються в кругообіг.

Увесь Оксиген, що входить до складу повітря, проходить крізь живу речовину приблизно за 2000 років. Хімічна робота рослин у процесі фотосинтезу величезна: щорічно створюється приблизно 177 млрд. т органічних речовин, хімічна енергія яких у 1000 разів перевищує виробляння енергії всіма електростанціями світу.

Із сучасними об'ємами споживання кисню весь запас кисню в атмосфері дуже швидко вичерпався б, якби не відбувалося його поповнення. Основний постачальник кисню на Землі - рослини. Вони виділяють кисень в атмосферу в процесі фотосинтезу. Основна кількість нашій планеті виділяється тропічними лісами та водоростями Світового океану. Останнім часом для своєї діяльності людина у величезних кількостях вирубує ліси, що призводить до глобального зменшення кількості кисню в атмосфері.

Размещено на Allbest.ru